TWI589388B - Machine tool automatic tool change system and its knife set - Google Patents

Description

工具機之自動換刀系統及其刀夾組

本發明係與自動加工機具有關；特別是指一種工具機之自動換刀系統及其刀夾組。

已知具有攻螺紋及鑽孔等加工用途的工具機之刀庫係包括有一受控制而轉動的刀盤，以及沿著該刀盤周緣設置的多數個夾刀單元。其中該些夾刀單元隨著該刀盤的轉動而改變位置，且每一夾刀單元供夾持一個刀桿，每一個刀桿上並結合有一刀具。

上述工具機之每一個夾刀單元具有一肘接結構。該肘接結構提供穩定支撐作用，以使該夾刀單元的一夾臂不會恣意搖晃，而在該工具機之主軸結合該夾刀單元上的刀桿時，該肘接結構能使該夾臂適時地樞擺，以便該主軸順利地自該夾刀單元上取下刀桿。在我國M393384號專利案中，即揭示有類似前述肘接結構所產生功能的相關技術內容，惟該專利技術因構件多，且是以偏心結構來達成調整目的，造成使用不便。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種工具機之自動換刀系統及其刀夾組，其中的刀夾組為模組化製品，可大量且快速生產，亦便於檢修與更換。

緣以達成上述目的，本發明所提供工具機之自 動換刀系統包含一機柱；一心軸位於該機柱一側且不可轉動；一刀盤可轉動地套接於該心軸上；多數刀夾組沿著該刀盤周緣設置，每一刀夾組包括有一刀夾座、一導板、一夾臂與一頂抵件；其中，該刀夾座固接於該刀盤；該導板連接於該刀夾座，且具有一導引面及於該導引面上凹設有一承窩；該夾臂樞接於該刀夾座而可於一第一位置與一第二位置間樞擺，該夾臂具有一軸管與一導柱；該頂抵件可活動地設置於該軸管中，且具有一球面頭部，其中，該球面頭部在該夾臂於該第一位置時抵於該導板的承窩中；該球面頭部在該夾臂於該第二位置時抵於該導板的導引面上；一位於該機柱一側的復歸裝置，該復歸裝置包括有一拉桿，該拉桿一端勾住該夾臂之該導柱，該拉桿受控制地將該夾臂自該第二位置往該第一位置拉動。

本發明再提供一種工具機之刀夾組，係固接於一可轉動的刀盤上，其包括一刀夾座固接於該刀盤上；一連接於該刀夾座之導板，該導板一側形成有一導引面，且於該導引面上凹設一承窩；一夾臂與該刀夾座樞接而可於一第一位置與一第二位置間樞擺；該夾臂具有一軸管朝向該刀夾座；一頂抵件可活動地設置於該夾臂之該軸管中，該頂抵件具有一球面頭部，該球面頭部在該夾臂於該第一位置時，抵於該導板的承窩中；該球面頭部在該夾臂於該第二位置時，抵於該導板的導引面上。

本發明之效果在於可降低使用磨損，以提升刀夾組的使用壽命。

[本發明]

100‧‧‧自動換刀系統

10‧‧‧機柱

12‧‧‧主軸

20‧‧‧心軸

30‧‧‧刀盤

32‧‧‧筒形凸輪

40‧‧‧刀夾組

41‧‧‧刀夾座

41a‧‧‧樞耳

42‧‧‧導板

42a‧‧‧導引面

42b‧‧‧承窩

43‧‧‧夾臂

431‧‧‧夾爪

432‧‧‧軸管

433‧‧‧導柱

434‧‧‧滾動件

44‧‧‧彈性件

45‧‧‧活動件

45a‧‧‧凹穴

45b‧‧‧凹窩

46‧‧‧自潤軸承

47‧‧‧頂抵件

47a‧‧‧球面頭部

48‧‧‧螺栓

49‧‧‧軸銷

50‧‧‧復歸裝置

52‧‧‧拉桿

54‧‧‧倒勾

S‧‧‧刀桿

圖1係本發明一較佳實施例之工具機自動換刀系統的 剖視圖，說明其刀夾組的夾臂位於第一位置。

圖2類同圖1，說明刀夾組的夾臂位於第二位置。

圖3係本發明上述較佳實施例之刀夾組的組合立體圖。

圖4係本發明上述較佳實施例之刀夾組的分解立體圖。

圖5係本發明上述較佳實施例之刀夾組的部分組件剖視圖。

圖6係本發明上述較佳實施例之刀夾組的剖視圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1所示，為本發明一較佳實施例之工具機的自動換刀系統100，其包括有一機柱10、一心軸20、一刀盤30、多數刀夾組40與一復歸裝置50。其中，每一刀夾組40用於夾持一刀桿S。

該機柱10內部設有可沿著軸向往復移動的一主軸12，如圖2所示，該主軸12向下移動時可自一該刀夾組40上抓取一該刀桿S以進行如攻螺紋或鑽孔等加工作業。該心軸20以不可轉動的方式設置在該機柱10一側。該刀盤30以可轉動的方式套接於該心軸20上，在本實施例中，該刀盤30係受一筒形凸輪32帶動旋轉。

該些刀夾組40係沿著該刀盤30的周緣而以等間距方式設置，請配合圖3至圖6所示，每一刀夾組40包括有一刀夾座41、一導板42、一夾臂43、一彈性件44、一活動件45、一自潤軸承46與一頂抵件47。其中，該刀夾座41固接於該刀盤30上，且具有二樞耳41a；該導板42藉由二螺栓48而以可分離的方式結合於該刀夾座41，該導板42一側形成有一弧形的導引面42a，且於該導引面42a上凹設一球面狀的承窩42b。另一提的是，該刀夾座41與該導板 42亦可以一體成形。

該刀夾組40的夾臂43藉由一軸銷49穿過而樞接於該刀夾座41之該二樞耳41a之間，且可於圖1所示之一第一位置P1與圖2所示之一第二位置P2之間樞擺。該夾臂43的兩端分別為一夾爪431與一軸管432，其中該夾爪431用於夾持該刀桿S，並在該主軸12下移時使該刀桿S鬆脫，反之，在該主軸12上移時，該夾爪431再次自動夾持該刀桿S；該夾臂43之該軸管432則是朝向該刀夾座41。該夾臂43另具有一導柱433連接於身部，該導柱433一端設有一滾動件434，該滾動件434可為軸承但不以此為限。

該刀夾組40之該彈性件44、活動件45、自潤軸承46與頂抵件47係一同放置於該夾臂43之該軸管432中。其中，該彈性件44為一彈簧，其一端抵於該軸管432的內壁；如圖5所示，該活動件45呈圓柱狀而於兩端分別具有一凹穴45a與一凹窩45b，該彈性件44的另一端即是抵於該凹穴45a中；該自潤軸承46套設於該軸管432與該活動件45之間；該頂抵件47為一鋼珠而放置於該活動件45之該凹窩45b中，該凹窩45b具有穩定該鋼珠位置的作用，該鋼珠外露於該軸管432以外的部分構成一球面頭部47a，該鋼珠間接受到該彈性件44所提供頂推力的作用，而以可活動的方式維持往該導板42方向移動。

該復歸裝置50裝設於該機柱10一側，其包括有一可往復移動的拉桿52，在本實施例中，該復歸裝置50為一伸縮壓缸(如氣壓缸或油壓缸)。該拉桿52外露的一端設有一倒勾54，該拉桿52受控制地朝向壓缸內部退移，以使該倒勾54內面與該滾動件434維持接觸。必須說明的是，用以帶動該拉桿52退移的機構除了前述的伸縮壓缸之外，亦得借助彈簧的回復力來達成。

請配合圖1及圖6所示，係表示該機柱10之主軸12尚未下移的狀態，此時所有的刀夾組40之夾臂43皆位於該第一位置P1，各頂抵件47的球面頭部47a則是抵於該導板42的承窩42b中，而透過各該彈性件44的頂推作用，可確保夾臂43在該刀盤30轉動時，不會相對刀夾座41發生不當的搖晃。

請再配合圖2所示，在該主軸12被控制下移且抓取位處該刀盤30最低位之刀夾組40所夾持的刀桿S時，該刀桿S被抓取的刀夾組40之夾臂43受該主軸12推移，致其頂抵件47離開承窩42b並順沿著該導板42的導引面42a而樞擺至該第二位置P2。此時該夾臂43透過其導柱433上的滾動件434而將該復歸裝置50的拉桿52往下拉出。然而在該主軸12再次被控制上移以便換刀時，該拉桿52受其復歸裝置50的控制而朝壓缸內部退移時，透過該倒勾54勾住該導柱433上的滾動件434，以將該夾臂43自該第二位置P2往該第一位置P1拉動，直至頂抵件47之球面頭部47a再次抵於該導板42的承窩42b為止。

在上述中，各刀夾組40係一模組化結構，不僅適於大量且快速生產，亦便於檢修更換。其次，每一刀夾組40的夾臂43在換刀作業時而樞擺的動作，對於該刀夾座41所帶來間接磨擦的機率，與其他刀夾組40相當，故而可提升每一刀夾組40的使用壽命。

另一提的是，在上述刀夾組40的各構件中，其中該導板42與該頂抵件47的硬度皆大於該刀夾座41與該夾臂43的硬度。更具體地說，體積較大的刀夾座41與夾臂43是以質輕的材質製成，例如鋁材，藉以降低整個刀夾組40的重量，並可減輕驅使刀盤30轉動之驅動機構的負擔。而該導板42與該頂抵件47之間因必須保持接觸狀態， 故選用材質以堅固耐磨為主，例如鐵材，藉此以降低因磨損所帶來的問題。另外，活動件45的硬度選擇大於夾臂43軸管432的硬度，藉以提高活動件45的耐磨性。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

40‧‧‧刀夾組

41‧‧‧刀夾座

41a‧‧‧樞耳

42‧‧‧導板

42a‧‧‧導引面

42b‧‧‧承窩

43‧‧‧夾臂

431‧‧‧夾爪

432‧‧‧軸管

433‧‧‧導柱

434‧‧‧滾動件

44‧‧‧彈性件

45‧‧‧活動件

46‧‧‧自潤軸承

47‧‧‧頂抵件

48‧‧‧螺栓

49‧‧‧軸銷

S‧‧‧刀桿

Claims (9)

1. 一種工具機之自動換刀系統，包含有：一機柱；一心軸，位於該機柱一側且不可轉動；一刀盤，係可轉動地套接於該心軸上；多數刀夾組，係沿著該刀盤周緣設置，每一刀夾組包括有一刀夾座、一導板、一夾臂與一頂抵件；其中，該刀夾座固接於該刀盤；該導板連接於該刀夾座且向外延伸，該導板在延伸方向上具有一導引面及於該導引面上凹設有一承窩；該夾臂樞接於該刀夾座而可於一第一位置與一第二位置間樞擺，該夾臂具有一軸管與一導柱；該頂抵件可活動地設置於該軸管中，且具有一球面頭部，其中，該球面頭部在該夾臂於該第一位置時抵於該導板的承窩中；該球面頭部在該夾臂於該第二位置時抵於該導板的導引面上；以及一位於該機柱一側的復歸裝置，該復歸裝置包括有一拉桿，該拉桿一端勾住該夾臂之該導柱，該拉桿受控制地將該夾臂自該第二位置往該第一位置拉動。
2. 如請求項1所述工具機之自動換刀系統，其中該刀夾組包括有設置於該夾臂之軸管中的一活動件與一彈性件；該活動件一端具有一凹窩，該凹窩中承放為鋼珠的該頂抵件；該彈性件頂推該活動件，以使該頂抵件維持往該導板方向移動。
3. 如請求項2所述工具機之自動換刀系統，其中該活動件的硬度大於該夾臂之軸管的硬度；一自潤軸承套設於該軸管與該活動件之間。
4. 如請求項1所述工具機之自動換刀系統，其中該夾臂之導柱一端設有一滾動件；該拉桿一端設有一倒勾，該倒勾內面與該滾動件接觸。
5. 一種工具機之刀夾組，係固接於一可轉動的刀盤上，其包括：一刀夾座，固接於該刀盤上；一連接於該刀夾座之導板，該導板向外延伸且在延伸方向的一側形成有一導引面，且於該導引面上凹設一承窩；一夾臂，與該刀夾座樞接而可於一第一位置與一第二位置間樞擺；該夾臂具有一軸管朝向該刀夾座；一頂抵件，係可活動地設置於該夾臂之該軸管中，該頂抵件具有一球面頭部，該球面頭部在該夾臂於該第一位置時，抵於該導板的承窩中；該球面頭部在該夾臂於該第二位置時，抵於該導板的導引面上。
6. 如請求項5所述工具機之刀夾組，包括有一彈性件設置於該夾臂之該軸管中，該彈性件提供該頂抵件一維持往該導板方向移動的頂推力。
7. 如請求項6所述工具機之刀夾組，包括有一活動件設置於該夾臂之該軸管中，該彈性件一端抵於該軸管內壁，另一端抵接該活動件；該活動件相對抵接該彈性件的另一端具有一凹窩，該凹窩中承放為鋼珠的該頂抵件。
8. 如請求項7所述工具機之刀夾組，其中該活動件的硬度大於該夾臂之軸管的硬度；一自潤軸承套設於該軸管與該活動件之間。
9. 如請求項5所述工具機之刀夾組，其中該導板與該頂抵件的硬度皆大於該刀夾座與該夾臂的硬度。